CH279387A - Procédé pour préparer une poudre d'alliage métallique. - Google Patents

Description

  Procédé pour préparer une poudre d'alliage métallique.    La présente invention concerne la prépa  ration de poudres d'alliages métalliques, des  tinés notamment à la métallurgie des poudres.  



  Il existe déjà de nombreux procédés pour  obtenir de telles poudres, consistant par exem  ple à broyer l'alliage ou à centrifuger des  gouttes de l'alliage préalablement fondu, ou  encore à décomposer et éventuellement à ré  duire des cristaux de sels des constituants de  l'alliage. Le principal inconvénient de ces pro  cédés est de donner, la plupart du temps, une  poudre en grains de forme irrégulière et dont  les dimensions varient dans d'assez larges  limites d'un grain à un autre dans une même  poudre, sans qu'il soit possible de contrôler  ces dimensions de façon tant soit peu précise.  



  D'autre part, on sait que certains métaux,       comme    par exemple le     cuivre    et le plomb, ou  le fer et le plomb, ne sont pas susceptibles de  former entre eux des alliages dans les condi  tions habituelles de mélange, voisines des tem  pératures de fusion, tandis que certains,  comme par exemple le cuivre et le plomb, peu  vent former des alliages vrais à des tempé  ratures élevées, bien supérieures aux tempéra  tures de fusion des constituants, les alliages  ainsi formés se détruisant par ségrégation au  cours d'un refroidissement en masse dans les  conditions habituelles connues.  



  Il est donc impossible, par les procédés       courants    de fabrication des poudres d'alliages  à partir de ces alliages eux-mêmes, d'obtenir  (les poudres dont     chacun    des grains est cons-         titué    par un alliage de ces métaux. Même les  procédés de préparation des poudres par voie  chimique ne conduisent pas au résultat cher  ché.  



  Le procédé qui fait l'objet de la présente  invention permet de remédier à ces inconvé  nients et d'obtenir, d'une part, des poudres  dont les grains présentent, en général, une  forme parfaitement     régulière,    sphérique ou  sensiblement telle, ou encore ayant la forme  d'une enveloppe de sphère, analogue à la  forme de la peau que l'on détache d'une .

    orange, et des dimensions moyennes de gra  nulométrie comprises, à volonté, entre des  limites relativement étroites et, d'autre part,  des poudres d'alliages de métaux normalement  non     alliables    par les procédés habituels de  fusion - qui, dans ce cas, donnent. lieu à des  phénomènes subséquents de ségrégation par  refroidissement - dont chaque grain est cons  titué par un alliage vrai de ces métaux, le  procédé     permettant    de fixer l'état d'alliage  existant à très haute     température    pour l'en  semble des     métaux    constituants sous la forme  d'une     solution    solide trempée de l'alliage à  obtenir.  



  Ce procédé consiste à faire fondre et à  vaporiser par chauffage, éventuellement en  atmosphère non oxydante, un élément métal  lique contenant les métaux destinés à former  ledit alliage à brasser et à refroidir la phase  gazeuse obtenue en la soufflant, au fur et à  mesure de sa formation, à l'aide d'un courant.      de gaz comprimé, puis à recueillir la poudre  obtenue par solidification complète, à l'état  dispersé, des gouttelettes d'alliage résultant  du refroidissement de la phase gazeuse.  



  La poudre ainsi obtenue est douée de pro  priétés nouvelles qui correspondent à. un état  particulier de la matière.  



  Si l'on considère en effet, par exemple, le  cas particulier d'une poudre d'alliage de  cuivre et de plomb préparée suivant l'inven  tion, on constate que la température d'exsu  dation du plomb hors des granules d'une telle  poudre est bien supérieure à la température  de fusion du plomb: elle se situe, en effet,  aux environs de la température de ramollisse  ment du     cuivre,    c'est-à-dire vers     1000     C.  



  Dans un cas analogue, pour les alliages  fer-plomb, cette température d'exsudation est  de trois à quatre fois supérieure à la tempé  rature de fusion du plomb.  



  Il s'agit donc bien d'autre chose que de  deux métaux juxtaposés, mais bien d'une solu  tion solide trempée de l'un ou (le     plusieurs     constituants dans un autre des constituants,  solution solide obtenue par fixation de l'état  de dissolution qui existait à haute tempéra  ture, par suite du refroidissement instantané  de la matière extrêmement divisée en     globules     très     fins,    cette solution correspondant. à une  répartition moléculaire de ces constituants.  



  L'élément métallique contenant. les consti  tuants de l'alliage peut être     avantageusement     utilisé sous forme d'un fil formé de couches  coaxiales des divers métaux destinés à cons  tituer l'alliage     pulvérulent,    un tel fil pouvant.  de plus contenir un flux capable de solubi  liser les oxydes des métaux à allier et de favo  riser ainsi la formation de l'alliage dans un  parfait état de pureté. Selon une variante, on  peut utiliser comme élément métallique     lin    fil  constitué par au moins une couche externe  d'un métal à allier, à l'intérieur de laquelle  est disposée la poudre du ou des autres cons  tituants de l'alliage, un tel fil pouvant égale  ment contenir un flux.  



  L'élément métallique peut encore être  formé d'un câble comportant     plusieurs    torons  constitués chacun par des fils d'au moins l'un    des métaux à allier     polir    former la poudre.  Lors du chauffage, il se forme, à l'extrémité  du fil ou câble et par suite de la haute tem  pérature atteinte, une goutte de l'alliage à  obtenir, cette goutte étant ensuite vaporisée,  puis brassée, refroidie et dispersée par le  soufflage.     Polir    obtenir une grande régula  rité de composition de l'alliage au fur et à  mesure de sa formation, il est nécessaire que  le diamètre du fil élémentaire soit.

   assez faible  pour permettre d'obtenir une fusion régulière  et simultanée des différents métaux consti  tuants, quelles que soient leurs températures  de fusion, souvent très différentes. Dans ces  conditions, les forces     capillaires    peuvent faci  liter la formation d'une goutte d'alliage,' par  fait du point de     vue    chi rapport des diffé  rents constituants, à l'extrémité du fil, et l'on  évitera ainsi le départ en bloc d'éléments à  bas point de fusion, comme ce serait le cas  par exemple pour un fil de gros diamètre.  



  Un câble     toronné    composé de fils élémen  taires beaucoup plus petits, ayant, par exem  ple, un millimètre et demi de diamètre, per  met, tout en satisfaisant. aux conditions     ci-          dessus,    indispensables à. la formation     d'iui     alliage de composition rigoureusement iden  tique dans tous les globules, d'arriver à une  production horaire élevée,     qui    ne gourait être  atteinte que plus difficilement avec des fils  minces séparés fondus dans des appareils dis  tincts.  



  Les opérations de     formation    de l'alliage       conformément    à l'invention peuvent. être  réalisées     simultanément    au moyen de dispo  sitifs connus.  



  A cet effet, on peut se servir, par exemple,  de pistolets clé pulvérisation utilisés pour pro  jeter des métaux fondus sur des surfaces à  métalliser. Ces dispositifs sont alors alimentés,  au fur et à mesure de la pulvérisation de  l'alliage, au moyen d'un fil ou d'un câble du       type    susmentionné, ce fil ou câble ayant éven  tuellement subi au préalable toute opération  d'étirage, tréfilage, laminage ou tout autre  traitement superficiel propre à permettre ou  à faciliter son introduction et son passage  dans lesdits dispositifs.

        Le refroidissement définitif de l'alliage  pulvérisé peut être réalisé en projetant ledit  alliage dans une enceinte refroidie contenant  de préférence un gaz non oxydant ou même  réducteur et dont les dimensions sont suffi  samment grandes pour que les gouttelettes  (l'alliage aient le temps de s'y solidifier avant  d'en atteindre les parois. Il est cependant pré  férable de projeter l'alliage contre la surface  d'un liquide tel que de l'eau ou de l'huile, ce  qui permet d'éviter la percussion des globules  contre une surface fixe, percussion qui peut  amener, pour certaines compositions métalli  ques, la destruction de l'équilibre physique de  l'alliage.  



  On conçoit qu'en agissant sur la vitesse       d'avancement    de l'élément, fil ou câble, vers  le point. de fusion, il est possible de faire va  rier la granulométrie de la poudre recueillie,  la dimension moyenne des grains de cette der  nière étant d'autant     plus    faible que cet avance  ment est plus lent.  



  Les exemples 'ci-après donnent des indica  tions précises sur les résultats qu'il est pos  sible d'obtenir en     procédant    conformément à  l'invention.  



       Exemple   <I>1:</I>  On prépare un fil de 1,5 mm de diamètre,       comportant    une "âme en plomb entourée d'une  enveloppe de cuivre, les diamètres respectifs  de l'âme et de l'enveloppe étant tels que la  proportion de plomb par rapport au cuivre  dans chaque unité de longueur du fil soit de       301/o    en poids.  



  Ce fil est utilisé polir alimenter un pis  tolet de métallisation, dans lequel on. intro  duit, pour la fusion du fil, de l'acétylène sous  une pression de 2,10     kg/cm.-'    et de l'oxygène  sous une pression de 2,30     kg/cm2    et, pour la  projection de l'alliage, de l'air sous une pres  sion de 5     kg/cnl2.    L'alliage fondu, vaporisé et  dispersé par le pistolet est projeté directe  ment dans l'eau, la surface de l'eau se trou  vant à 30 cm de la buse de projection du pis  tolet.  



  On recueille dans l'eau une poudre cons  tituée par des grains d'alliage cuivre-plomb à  30     11/o    de Pb, présentant des diamètres de quel-         ques        dixièmes    de     ,cc    à. 40     /c    et dont 90  % pas  sent au tamis dit de 200 (5184     mailles    par       C1112).     



       Exemple   <I>2:</I>  On prépare lin fil de     ."i,5        inm    de diamètre  en un bronze contenant 7 0/0 d'étain et 93%  de cuivre. En fondant, vaporisant et disper  sant. le fil dans les mêmes conditions que  celles .de l'exemple 1, on obtient une poudre  dans laquelle on a trouvé, par . analyse     chi-          mique,        un        pourcentage        d'étain        inchangé        de    7     %     et composée de globules dont le diamètre varie  de 1 à     50u.     



       Exemple   <I>3:</I>  En traitant de la même façon un fil de  1,5 mm de -diamètre provenant de l'étirage       d'iin    tube de cuivre     :dont    l'âme est     remplie     d'étain, les sections respectives .du tube et de  l'âme étant 'telles que l'on ait, par unité de       longueur    du fil,     331/o    d'étain pour 67% de  cuivre (correspondant à la composition de  l'alliage connu sous le     nom    de     speculum),    on  obtient une poudre dudit alliage avec laquelle  il est     possible,    par compression -et frittage,  d'obtenir des objets de toutes formes désirées;

    alors que le     specluhtm,    à l'état massif, ne  peut être travaillé ni par déformation méca  nique, en raison de sa fragilité, ni par usi  nage, en raison de sa très grande dureté.  



  Les poudres d'alliages obtenues conformé  ment à l'invention peuvent être traitées par  les     procédés    habituels de la métallurgie des  poudres, en. vue d'obtenir des objets ou revê  tements de forme quelconque ou les alliages       correspondants.     



  Dans le cas particulier où les poudres sont  constituées par des grains d'un alliage de mé  taux non susceptibles de former de tels  alliages dans les conditions habituelles, les  objets ou     revêtements    ainsi obtenus sont donc  eux-mêmes constitués par un alliage vrai de  ces métaux, alors que la métallurgie des pou  (Ires ne permettait jusqu'ici de n'en obtenir  que des     pseudo-alliages,    préparés par com  pression ou frittage,     seuls    ou ensemble, d'un  mélange de poudres des divers métaux consi  dérés.

        C'est ainsi que les poudres en question  peuvent être agglomérées, avec ou sans com  pression, par frittage à des températures en  rapport avec leur composition, soit seules, soit  en mélange avec d'autres poudres, métalliques  ou non, obtenues ou non par le procédé con  forme à l'invention. Cette agglomération peut  avoir lieu au contact     d'-Lui    support auquel la  poudre considérée est capable d'adhérer lors  du frittage.  



  Ce dernier peut être opéré, de faon con  nue en elle-même, en deux temps,     -Lui    premier  chauffage, en atmosphère non oxydante, de  la. poudre et     des    corps qui lui sont éventuelle  ment ajoutés et juxtaposés, dans un moule  présentant une forme voisine du corps à obte  nir, étant suivi     d'une    compression. mécanique  et du frittage définitif. .

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé pour préparer une poudre d'alliage métallique, caractérisé en ce que l'on fait fondre et vaporise par chauffage un élé ment métallique contenant les métaux desti nés à former ledit alliage, que l'on brasse et refroidit la phase gazeuse obtenue, en la souf flant, au fur et à mesure de sa formation, à l'aide d'Lui courant de gaz comprimé, puis que l'on recueille la poudre obtenue par solidifica tion complète, à l'état dispersé, des goutte lettes d'alliage résultant du refroidissement de la. phase gazeuse. II. Poudre d'alliage obtenue par le pro cédé selon la revendication I. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication I, car ac- térisé en ce que l'on utilise comme élément métallique un fil formé de couches coaxiales des métaux devant constituer l'alliage. 2. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'on utilise comme élément métallique un fil constitué par au moins une couche externe d'un métal à allier, à l'inté rieur de laquelle est disposée la poudre du ou des autres constituants de l'alliage. 3. Procédé selon la sous-revendication<B>1,</B> caractérisé en ce qu'un flux est. enrobé .dans le fil. 4.

   Procédé selon la sous-revendication <B>2,</B> caractérisé en ce qu'un flux est enrobé dans le fil. 5. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'on utilise, comme élément métallique, un câble formé de plusieurs torons constitués chacun par des fils d'au moins l'un des métaux à allier. . 6. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que la fusion et la vaporisation de l'élément métallique, le brassage et le re froidissement de la phase gazeuse se font à l'aide d'un pistolet de métallisation. 7. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que les gouttelettes d'alliage sont soufflées dans une atmosphère refroidie. 8.

   Procédé selon la revendication I, earac- térisé en ce que les gouttelettes d'alliage sont soufflées contre la surface d'un liquide refroi dissant. 9. Procédé selon la sons-revendication 8. caractérisé' en ee que le liquide refroidissant est de l'eau. 10. Procédé selon la sous-revendication 8, caractérisé en ee que le liquide refroidissant est de l'huile. <B>Il.</B> Procédé selon la, revendication I, carac térisé en ce que la phase gazeuse est soufflée dans une atmosphère non oxydante.